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Verbleib des organischen Kohlenstoffs in Bodenfraktionen nach Landnutzungswechsel in den humiden Tropen

dc.contributor.advisorVeldkamp, Edzo Prof. Dr.de
dc.contributor.advisorFlessa, Heiner Prof. Dr.de
dc.contributor.authorPaul, Sonja Maritde
dc.date.accessioned2008-01-28T12:09:31Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T11:01:03Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:11Zde
dc.date.issued2008-01-28de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B634-Dde
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2361
dc.description.abstractDie organische Substanz im Boden stellt einen wesentlichen Anteil des terrestrischen Kohlenstoffreservoires dar. Ihre Zersetzung trägt zu bedeutenden Flüssen des globalen Kohlenstoffkreislaufs bei. Zum besseren Verständnis der Abbau und Stabilisierungsprozesse organischer Substanz im Boden wurde deren Speicherung im Gesamtboden und in Aggregat- und Dichtefraktionen sowie in chemisch isolierten Fraktionen in Abhängigkeit von Bodeneigenschaften und Landnutzung quantifiziert. Weiterhin wurde die Stabilität von älterem, waldbürtigem Kohlenstoff sowie die Stabilität von kürzlich eingetragenem, weidebürtigem Kohlenstoff in diesen Fraktionen untersucht. Dazu wurden Fraktionierungsverfahren mit 13C Isotopenanalysen kombiniert. Die Bodenproben stammen aus den humiden Tropen Ecuadors von Standorten auf denen Landnutzungsänderungen (Wald > Weide, Wald > Weide > Sekundärwald) stattgefunden haben, die mit einem Vegetationswechsel von C3- zu C4-Pflanzen b! zw. von C3-über C4- zu C3-Pflanzen verbunden sind. Die Böden entwickelten sich aus unterschiedlichen Ausgangsmaterialien: marine tertiäre Sedimente und vulkanische Aschen. Sie unterscheiden sich deutlich in ihrer Speicherung und Stabilisierung von Kohlenstoff im Boden.Bestimmend für die Gesamtkohlenstoffgehalte in diesen Böden sind Ausgangmaterial und Textur. Charakteristisch ist, dass der größte Teil des organischen Bodenkohlenstoffs an Mineraloberflächen gebunden war. Deutlich höhere Kohlenstoffgehalte in den Vulkanascheböden verdeutlichen die höhere C-Sequestrierung von Al-Humuskomplexen und nicht-kristallinen Hydroxiden im Vergleich zu den von Smektiten dominierten Sedimentböden. Die Ergebnisse der chemischen Fraktionierung deuteten ebenfalls auf eine höhere Stabilität der mineralgebundenen organischen Substanz gegenüber Oxidation von NaOCl in den Vulkanascheböden hin. Zusätzlich konnte in diesen Böden mehr Kohlenstoff durch Na4P2O7 extrahiert werden, was auf die Bedeutung der Al-Humuskomplexe in diesen Böden zurückzuführen ist. Im Gegensatz dazu isolierte die Behandlung mit HCl in beiden Bodentypen einen festen Anteil des Kohlenstoffvorrates, was auf eine ähnliche Zusammensetzung der organischen Substanz in den Böden hinweist. Die höhere C-Sequestrierung in den Vulkanascheböden konnte auf eine höhere Speicherung von Kohlenstoff in der leichten Fraktion zurückgeführt werden.Unabhängig vom Ausgangsmaterial führten Abholzung und anschließende Weidenutzung zu einer Reduktion der Kohlenstoffvorräte im Boden. Zwar erhöhte die Wiederaufforstung der Weiden die Kohlenstoffvorräte, jedoch wurde das ursprüngliche Niveau der Wälder nicht an allen Standorten wieder erreicht. Dabei waren die Veränderungen im Kohlenstoffvorrat in den leichten Fraktionen deutlicher ausgeprägt als im Gesamtboden. Somit kann die leichte Fraktion als früher Indikator für Veränderungen der Kohlenstoffvorräte nach Landnutzungswechsel dienen. Die Korrelation von Aggregierung und der Menge der eingeschlossenen leichten Fraktion sowie deren langsame Umsatzzeit unterstützen die Hypothese, dass organische Substanz in beiden Bodentypen durch Aggregierung stabilisiert wird.Der erst vor wenigen Jahren eingebrachte weidebürtige Kohlenstoff wies in den Vulkanascheböden deutlich kürzere Verweilzeiten auf als in den Sedimentböden. Die Mineraloberflächen der Sedimentböden bilden eine stärkere Interaktion mit der organischen Substanz aus. Im Gegensatz dazu konnte in keiner der untersuchten Fraktionen noch weidebürtiger Kohlenstoff in den Sekundarwäldern der Vulkanascheböden gefunden werden. Neu eingetragener Kohlenstoff wurde somit in diesen Böden nicht stabilisiert. Jedoch wiesen die chemisch isolierten Fraktionen noch weidebürtigen Kohlenstoff in den Weiden auf. Dies zeigt, dass keine der verwendeten chemischen Fraktionierungsmethoden geeignet ist, einen stabilen Pool zu isolieren, welcher unter Feldbedingungen vor mikrobiellem Abbau geschützt ist.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleVerbleib des organischen Kohlenstoffs in Bodenfraktionen nach Landnutzungswechsel in den humiden Tropende
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedFate of Organic Carbon in Soil Fractions Following Land Use Conversion in the Humid Tropicsde
dc.contributor.refereeVeldkamp, Edzo Prof. Dr.de
dc.date.examination2007-07-18de
dc.subject.dnb500 Naturwissenschaften allgemeinde
dc.description.abstractengThe soil organic matter pool represents a major part of the terrestrial carbon reservoir. Decomposition of soil organic matter contributes to important fluxes of the global carbon cycle. In order to understand, assess, and predict the impact of land use or climatic changes in the tropics, quantitative knowledge of stabilization and decomposition processes of soil organic matter is necessary. This thesis elucidated how soil properties and land use influence the carbon storage in bulk soil and in physically and chemically defined soil fractions. Furthermore, the stability of older forest-derived carbon and the stability of recently incorporated pasture-derived carbon in these fractions were investigated. For this purpose, fractionation procedures were combined with 13C isotope analyses on soil samples from sites that had undergone a land use change (natural forest > pasture, natural forest > pasture > secondary forest) which was connected with a vegetation change from C3 to C4 or from C3 to C4 to C3 plants. Soil sampling was conducted in the humid tropics in northwest Ecuador. Soils developed from different parent material (marine Tertiary sediments and volcanic ashes) differing in key factors which influence storage and stabilisation of soil organic matter.Besides parent material, soil texture was the main factor which controlled total soil organic carbon (soil C) contents in these soils. The major part of soil C was bound to the mineral phase. Higher soil C contents in the volcanic ash soils emphasise the higher carbon sequestration of Al-humus complexes and non-crystalline hydroxides in comparison to sedimentary soils dominated by smectite. Results of the chemical fractionation point to an enhanced stability of the mineral-bound soil C against oxidation with NaOCl in the volcanic ash soils. In addition, more soil C could be extracted by Na4P2O7 in these soils indicating the importance of Al-humus complexes. In contrast, treatment with HCl isolated a fixed proportion of soil C storage in both soil types indicating a similar composition of organic matter in the soils. The higher carbon sequestration capacity in the volcanic ash soils could be also related to higher carbon storage in the light fractions.Independent of soil parent material, deforestation followed by pasture establishment reduced soil C storage. By afforesting the former pasture, the amount soil C increased, but the values of the natural forest were not reached at all sites. Changes in soil C stocks were more pronounced in the light fractions compared to bulk soil. Thus, light fractions can be used as an early indicator for soil C changes induced by land use changes. The correlation of aggregation and the amount of occluded light fraction and the slow turnover support the hypothesis, that organic matter is stabilised by aggregation in both soil types.The recently incorporated pasture-derived carbon showed a faster turnover in the volcanic ash soils than in the sedimentary soils. Mineral surfaces of sedimentary soils form stronger interactions with the organic matter. In contrast to sedimentary soils, no pasture-derived carbon could be detected in any fraction of the volcanic ash soils under secondary forest. Thus, recently incorporated carbon was not stabilised in volcanic ash soils. However, pasture-derived carbon could be detected in the chemical isolated fractions under pasture. This indicates that none of the used chemical fractionation techniques isolated a soil organic matter pool that is under field conditions stable against microbial degradation.de
dc.contributor.coRefereeFlessa, Heiner Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerOrganische Substanz des Bodensde
dc.subject.gerLandnutzungswechselde
dc.subject.gerWeidede
dc.subject.gerAufforstungde
dc.subject.gertropische Bödende
dc.subject.ger13 Cde
dc.subject.gerKohlenstoffsequestrierungde
dc.subject.gerEcuadorde
dc.subject.germittlere Verweildauerde
dc.subject.gerwasserstabile Aggregatede
dc.subject.gerDichtefraktionende
dc.subject.gerstabiler organischer Kohlenstoffde
dc.subject.engSoil organic matterde
dc.subject.england use changede
dc.subject.engpasturede
dc.subject.engafforestationde
dc.subject.eng13Cde
dc.subject.engcarbon sequestrationde
dc.subject.engEcuadorde
dc.subject.engmean residence timede
dc.subject.engwater-stable aggregatesde
dc.subject.engdensity fractionsde
dc.subject.engstable soil organic carbonde
dc.subject.engtropical soilde
dc.subject.bk48.32de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1684-8de
dc.identifier.purlwebdoc-1684de
dc.affiliation.instituteFakultät für Forstwissenschaften und Waldökologiede
dc.subject.gokfullVNde
dc.identifier.ppn610592394de


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